Upload
jc4j3kd
View
121
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
1
Metale w stomatologii
Zakład
Chemii MEDYCZNEJ PUM
2
Właściwości metali
Metale zazwyczaj są:
twarde,
połyskliwe,
mają dużą gęstość zależną od masy atomowej pierwiastka i typu struktury krystalicznej, która decyduje sposobie upakowania atomów w sieci.
dobrze przewodzące ciepło i elektryczność, co jest uwarunkowane wiązaniami metalicznymi
3
Wiązanie metaliczne
konfiguracja elektronowa Na - 1s22s22p63s1
elektron walencyjny 3s1 otacza chmurą elektronową jon sodu Na+
zbliżenie dwóch atomów Na utworzy cząsteczkę Na2, elektrony walencyjne będą się swobodnie poruszać w obrębie całej cząsteczki.
zbliżenie większej ilość atomów, tworzących kryształ sodu powoduje, że elektrony walencyjne będą się poruszać w objętości całego kryształu
wytworzony gaz elektronowy przenikając przestrzeń międzyjonową, w skutek oddziaływań elektrostatycznych przyciąga do siebie dodatnie jony, gęsto je upakowując
atom sodu
cząsteczka Na2
kryształ sodu
4
Wiązanie metaliczne
Obecność gazu elektronowego w krysztale metalu
warunkuje jego
nieprzezroczystość
połysk metaliczny
dobre przewodnictwo elektryczne
dobre przewodnictwo cieplne
plastyczność tj kowalność, ciągliwość
5
Wiązanie metaliczne
Anizotropia kryształów jest konsekwencją
uporządkowanej struktury krystalicznej.
W krysztale metalicznym brak jest kierunków
uprzywilejowanych /anizotropii/wskutek czego
możliwe jest przesunięcie jednej płaszczyzny
sieciowej wzdłuż drugiej , nie powodując przy tym
pęknięcia kryształu
6
Metale wykorzystywane w stomatologii
Metale szlachetne: złoto, pallad i platyna
wysoka odporność na korozję
Metale nieszlachetne: tytan, nikiel, miedź, srebro i cynk
gwarantują wytrzymałość, elastyczność i odporność na ścieranie
stopów dentystycznych
7
Podstawowe metale
stosowane w stomatologii – złoto
Złoto w znajduje się w dodatkowej rodzinie miedziowców
Ciężar właściwy 19,3
temperatura topnienia 1062oC
temperatura wrzenia 2600oC
jest bardzo miękkie, kowalne i ciągliwe.
jest dobrym przewodnikiem ciepła i elektryczności.
ze srebrem, platyną i palladem miesza się tworząc roztwory stałe
8
Podstawowe metale
stosowane w stomatologii – złoto
Rozpuszcza się w:
wodzie królewskiej
Au + HNO3 + 4 HCl HAuCl4 + NO + 2H2O
wodzie chlorowej
9
Wkład jest to ćwiek wykonany z metalu
(złoto/stop stali) lub z włókna szklanego.
10
Podstawowe metale
stosowane w stomatologii – platyna
Należy do rodziny platynowców.
ciężar właściwy 21,45
temperatura topnienia 1773oC
temperatura wrzenia 4300oC
jest metalem średnio twardym
daję łatwo kuć i walcować
charakteryzuje się dużą odpornością na działanie czynników chemicznych
rozpuszcza się tylko w wodzie królewskiej tworząc kwas chloroplatynowy H2PtCl6
11
Podstawowe metale
stosowane w stomatologii – platyna
Ze względu na wysoką cenę nie jest często stosowana w protetyce
Jest używana jako dodatek do złota (w ilości 5-10%)
Platyna zmienia właściwości złota:
nadaje sprężystość
zmienia barwę
podnosi temperaturę topnienia.
Stopy złoto-platynowe służą do wyrobu:
łuków i klamer
drucianych aparatów ortodontycznych
12
Podstawowe metale stosowane
w stomatologii – iryd
Iryd zajmuje miejsce w trzeciej triadzie platynowców
Ciężar właściwy 22,42
temperatura topnienia 2440oC
temperatura wrzenia 4400oC
jest metalem srebrzystobiały, kruchym ale bardzo twardym
Ma bardzo dużą odporność chemiczną.
ulega jedynie działaniu chloru i fluoru,
NIE rozpuszcza się w wodzie królewskiej.
13
Podstawowe metale stosowane
w stomatologii – iryd
stopy irydu (10%) z platyną są bardziej twarde i odporne chemicznie
niż czysta platyna
10% dodatek irydu do złota znacznie zwiększa jego twardość i
wytrzymałość
służą do wyrobu ćwieków do licówek porcelanowych
14
Podstawowe metale stosowane
w stomatologii – pallad
Pallad w układzie okresowym zajmuje miejsce w drugiej triadzie
platynowców.
Ciężar właściwy 11,97
temperatura topnienia 1549oC
temperatura wrzenia 2540oC
jest niezbyt twardy
plastyczny
ciągliwy
15
Podstawowe metale stosowane
w stomatologii – pallad
Reaktywność chemiczna:
Rozpuszcza się w
kwasie azotowym
kwasie siarkowym,
bardzo łatwo w wodzie królewskiej
Dodatek 20% palladu do złota z platyną daje tzw. białe złoto.
Stop palladu ze srebrem w stosunku 9:1 służy do wyrobu
ćwieczków do licówek porcelanowych.
Wchodzi w skład lutu platynowego.
16
Podstawowe metale stosowane
w stomatologii – pallad
17
Metale pomocnicze stosowane w stomatologii
Srebro
Właściwości fizyczne i chemiczne:
jest niezbyt twarde
wytrzymałe na obciążenia
łatwe w obróbce chemicznej i termicznej, ciągliwe
jest najlepszym przewodnikiem ciepła i elektryczności
rozpuszcza się w kwasie azotowym i siarkowym
Srebro tworzy stopy z wieloma metalami:
z palladem i złotem miesza się w dowolnym stosunku tak w stanie stałym, jak i ciekłym
łączy się z H2S, tworząc siarczek (Ag 2S)
łączy się z chlorem, tworząc (AgCl)
18
Srebro w czystej postaci nie jest używane w protetyce jako materiał podstawowy
Sole srebra są trujące!
Może być stosowane pod warunkiem, że nie będzie miało kontaktu z płynami środowiska jamy ustnej.
Ma zastosowanie :
jako wkłady korzeniowe do koron,
do czasowych prac ortodontycznych
jako składnik złota dentystycznego
Metale pomocnicze stosowane w stomatologii
Srebro
19
Uzupełnienie protetyczne stałe
Korony porcelanowe na podbudowie metalowej ze
stali lub złota
20
Uzupełnienie protetyczne stałe
Korony porcelanowe na podbudowie
metalowej ze stali lub złota
21
Protezy to nowoczesne uzupełnienia protetyczne o metalowym szkielecie, zredukowanej płytce akrylowej, w której osadzone są zęby akrylowe lub porcelanowe, w których metalowe klamry i ciernie zakotwiczają protezę na podłożu.
22
Korona i most ceramiczny na
podbudowie ze stopu metali
23
Proteza stomatologiczna ruchoma
24
Metale pomocnicze stosowane
w stomatologii Rtęć
w temperaturze pokojowej jest ona gęstym, płynnym metalem
zaliczana jest do rodziny cynkowców
ciężar właściwy 13,54 g/cm3
temperatura krzepnięcia -38,89oC
temperatura wrzenia 356,90oC
rtęć rozpuszcza wszystkie metale z wyjątkiem żelazowców i platynowców.
ulega tylko działaniu kwasu azotowego
25
Metale pomocnicze stosowane
w stomatologii Tytan
pierwiastek chemiczny z grupy metali przejściowych
liczba atomowa 22.
lekki, posiada wysoką wytrzymałość mechaniczną,
odporny na korozję (w tym również wody morskiej i chloru)
metal o szarawym kolorze
dodawany jako dodatek stopowy do żelaza, aluminium, wanadu, molibdenu i innych.
Stopy tytanu są wykorzystywane w przemyśle lotniczym (silniki odrzutowe, promy kosmiczne), militarnym, procesach metalurgicznych, motoryzacyjnym, medycznym (protezy dentystyczne, ortopedyczne klamry), sportów ekstremalnych i innych
26
Metale pomocnicze stosowane
w stomatologii Tytan
Tytan stosowany jest w protetyce dentystycznej
posiada kilkakrotnie niższe niż tradycyjne materiały protetyczne przewodnictwo cieplne
duża twardość, wytrzymałość mechaniczna oraz trwałość
nie wywołuje reakcji alergicznych i jest odporny na korozje
do leczenia złamań kości stosuje się stopy tytanu z Al, Nb i Ta oraz tytanu z Al. i Nb. Na przykład tzw. klamry Blounta, których żywotność wynosi około 20 lat, wykonane są ze stopu tytanu (43-47%) z niklem (53-57%) charakteryzującego się pamięcią kształtu
innym zastosowaniem stopów Ni-Ti są płytki implantacyjne oraz urządzenia do leczenia zgryzu u dzieci
27
Tytan jest metalem bardzo często stosowanym w
implantologii i coraz częściej w protetyce
Główna zaleta to wytwarzanie powierzchniowej warstwy tlenków, która chroni go przed korozją i wchodzeniem w reakcje chemiczne z płynami tkankowymi.
Po wprowadzeniu implantu bezpośrednio do kości następuje proces osteogenezy kontaktowej tj. narastania kości bezpośrednio na powierzchnię implantu.
28
Osteointegracja
Po pewnym czasie następuje połączenie kości z powierzchnią implantu i jest on naturalnie obciążany , można powiedzieć, że następuje osteointegracja
29
Zdjęcie mikroskopowe pokazujące komórkę
kościotwórczą na powierzchni implantu
30
Wkręt czyli właściwa część implantu
implanty zębowe są umieszczane w kości, to, co widzimy w jamie ustnej nazywamy
fachowo koroną zęba
31
32
Tytan metal przyszłości
33
Wszystkie implanty posiadają w swoim wnętrzu gwint za pomocą którego są połączone z łącznikiem protetycznym, na którym wykonana jest korona. Długość implantów jest bardzo różna od 6 do 19 mm, szerokość waha się między 3-7 mm
34
Z punktu widzenia biomechaniki podstawową funkcją implantu jest przeniesienie siły powstającej w czasie żucia na kość
Do implantu przymocowany jest metalowy lub cyrkoniowy łącznik protetycznym, który stanowi podbudowę dla porcelanowej korony.
35
36
37
Stopy metali – kryteria podziału
Stopy możemy podzielić ze względu na:
ilość składników szlachetnych i nieszlachetnych, np. 60% Au, 10% Pl, 5% Pt i 25% Cu - łączna „szlachetność”
stopu wynosi 75%.
dominujący w nim metal np. stopy oparte na złocie
kolor – stopy w kolorze żółtym lub srebrnym
(czasami nazywanym białym).
na zastosowanie - stopy do wykonywania wypełnień
oraz lutowia.
38
Własności stopów nie są z reguły, średnią z
własności metali stopowych
dodatek nawet niewielkiej ilości jakiegoś metalu lub pierwiastka niemetalicznego do tworzonego stopu, powoduje diametralną zmianę jego własności
na przykład platyna w stopie złota w niewielkiej ilości (5-10%) podnosi twardość i sprężystość stopu, pallad bądź nikiel podnoszą jego twardość.
o własnościach stopów decyduje wiele czynników m.in. skład, warunki odlewu, budowa krystaliczna, sposób obróbki mechanicznej, uszlachetnienie termiczne itp.
39
Stopy metali
Stopy metali mają strukturę krystaliczną.
Podczas tężenia roztopionego stopu dochodzi do formowania się i powiększania kryształów (ziaren).
Im ziarna są mniejsze, tym lepsze właściwości posiada dany stop.
W celu powstawania jak najmniejszych ziaren do stopów dodaje się składniki uszlachetniające np. iryd i ruten.
W stopach o dużej zawartości metali nieszlachetnych dominują ziarna krystaliczne o większej średnicy
40
Wymagania stawiane podstawowym
stopom metali
łatwość topienia
łatwość dokonywania odlewu (stopy o dużej gęstości i dobrej
płynności po stopieniu są łatwiejsze do odlewania)
łatwość obróbki
odporność na korozję i zmatowienie w środowisku jamy
ustnej
biozgodność: nie powinny być toksyczne ani alergizować
ustroju, nie powinny zawierać toksycznych związków
mogących wpływać szkodliwie na personel techniczny w
trakcie obróbki stopów
41
Wymagania stawiane podstawowym
stopom metali
odpowiednie właściwości mechaniczne, zwłaszcza:
duża wytrzymałość plastyczna, szczególnie w przypadku stopów narażonych na działanie dużych sił
odpowiednia ciągliwość zapobiegającą niezamierzonemu złamaniu w trakcie procedury doginania
odpowiednia twardość, której wskaźnikiem jest trudność w rozdrabnianiu (mieleniu) stopu i jego wykańczaniu
odporność na ścieranie
nie powinny być zbyt kosztowne. Idealny stop odlewowy powinien być stosunkowo tani, zarówno jeśli chodzi o koszt samego materiału, jak i koszty jego obróbki.
42
Stopy metali – kryteria podziału wg ANSI/ASA (American National Standards Institute /American Dental Association)
Rodzaj stopu Zawartość złota [% wagowy]
Zawartość metali szlachetnych
Wysoko szlachetny
> 40
> 60
Szlachetny
nieokreślona
> 25
O przewadze metali
szlachetnych
nieokreślona
< 25
43
Stopy metali – najważniejsze cechy
Do najistotniejszych właściwości stopów należą:
przedział topnienia,
gęstość,
wytrzymałość i twardość.
44
Stopy metali – przedział topnienia
Stopy metali topią się w ściśle określonym przedziale temperatur.
Jeśli przedział topnienia stopu wynosi 950o -1000oC, to w trakcie ogrzewania:
950oC pierwsze oznaki topnienia
975oC temperaturze część stopu będzie płynna, ale niektóre składniki pozostaną jeszcze w stanie stałym
1000oC cały stop przejdzie w postać płynną
45
Stopy metali – przedział topnienia
likwidus - temperatura, w której stop w całości przechodzi w postać płynną,
solidus - temperatura, w której stop podczas chłodzenia przechodzi w całości w postać stałą,
stop może być użyty do odlewania, gdy temperatura jego będzie wyższa od likwidusa.
solidus ma duże znaczenia w procesie lutowania.
jeśli lutowie doprowadzi do podgrzania stopu powyżej solidusa, to dojdzie do zmiany kształtu stopu
46
Stopy metali – gęstość stopu
Gęstość stopów dentystycznych mieści się w przedziale
od 4,5 g/cm3 (stopy tytanowe)
do 18,5 g/cm3 (niektóre stopy wysoko szlachetne)
Rodzaj stopu Przedział topnienia [oC] Gęstość [g/cm3]
Wysoko szlachetny
złoto-platyna
złoto-miedź-srebro
1045 – 1140
910 – 1065
18,5
15,6
Szlachetny
srebro-złoto-miedź
pallad-miedź
srebro-pallad
865 – 925
1100 – 1190
1020 – 1100
12,4
10,6
10,6
O przewadze metali szlachetnych
na bazie niklu
na bazie kobaltu
na bazie tytanu
1275
1400 – 1500
1700
7,5
7,5
4,5
47
Stopy metali – wytrzymałość stopu
granica plastyczności – oznacza siłę przyłożoną na jednostkę powierzchni, przy której dojdzie do trwałego odkształcenia stopu
jednostką plastyczności są megapaskale (MPa)
wartość granicy plastyczności stopów waha się w przedziale
260-1150 MPa
odkształcenie – wielkość zniekształcenia, jakiemu podlega stop, wyrażona w procentach
gdy granica plastyczności wynosi 750 MPa z odkształceniem 0,2%, oznacza to, że siła 750 MPa działająca na próbkę stopu spowoduje jej odkształcenie o 0,2%
48
Stopy metali – twardość stopu
cecha umożliwiająca jego polerowanie
twardość stopów ma związek z granicą plastyczności.
pomiaru twardości dokonuje się nacinając powierzchnię za pomocą diamentowej końcówki przykładając określone obciążenie.
jednostką twardości jest kg/mm2.
oznacza to wielkość masy [kg], jaką należy zastosować,
aby wykonać nacięcie o powierzchni 1 mm2
twardość stopów dentystycznych zawiera się w przedziale
125 – 425 kg/mm2
twardość szkliwa zębowego wynosi
343 kg/mm2
49
Stopy metali
Klasyczny stop do protez szkieletowych, odporny na odkształcenia klamer.
50
Amalgamat
amalgamat stanowi mieszaninę stopu srebra z płynną rtęcią
stop srebra jest proszkiem składającym się ze srebra, cyny i miedzi
po zmieszaniu stopu srebra z rtęcią zachodzi reakcja chemiczna, która prowadzi do powstania amalgamatu stomatologicznego
powstaje on w reakcji
stop srebra + rtęć -> amalgamat stomatologiczny
w pierwszym etapie jest plastyczny
po stwardnieniu przewyższa twardością inne wypełnienia stomatologiczne.
51
Amalgamat
obecnie stosuje się stopy srebra o dużej zawartości miedzi (13 – 30%)
amalgamaty powstałe ze stopów srebra o dużej zawartości miedzi są (w porównaniu do stopów o małej zawartości Cu 2 – 4%)
bardziej wytrzymałe na zgniatanie i rozciąganie
mniej podatne na korozję
bardziej odporne na pęknięcia brzeżne
skład stopów srebrowych wysoko miedziowych jest następujący:
srebro 40 – 60%
cyna 27 – 30%
miedź 13 – 30%
52
Amalgamacja
połączenie stopu srebra z rtęcią rozpoczyna proces rozpuszczania stopu w rtęci
w trakcie rozpuszczania się rozpoczyna się reakcja chemiczna prowadząca do krystalizacji mieszaniny
efektem tego jest gęstnienie i twardnienie amalgamatu
Twardnienie amalgamatu rozpoczyna się
przed całkowitym rozpuszczeniem się wszystkich cząstek stopu
związany amalgamat zawiera dużą ilość cząstek stopu srebra, otoczonych przez nowy produkt reakcji chemicznej zachodzącej w amalgamacie
uproszczony zapis amalgamacji:
stop srebra (cyna - srebro - miedź) + rtęć
stop srebra (nie przereagowany) + miedź-cyna + srebro-rtęć
po zakończeniu procesu amalgamacji nie ma
w amalgamacie niezwiązanej rtęci